根据基础化学和硫化矿浮选的一些理论，结合作者对浮选的一些试验研究探讨了金属离子污染硫化矿表面对浮选的影响及预防方法.

1 金属离子污染矿石表面

天然硫化矿石的成分比较复杂，一般都含有多种矿物质，如铜、铅、锌、镍、钴、铁的硫化矿，氧化物，盐类及脉石矿物等.由于成矿环境的不同和矿石的氧化、风化等原因，使矿石与水成浆后产生各种离子，如Cu²⁺、Ag⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Fe3⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、H⁺、S^2-、SO₄^2-、SO₃^2-、CO₃^2-、OH^-，其中最常见的金属离子有Cu²⁺、Pb²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等，这些离子的存在对矿石的浮选产生较大的影响.

(1) 影响矿物表面性质.由硫化物的溶度积数据，可知多数金属硫化物的溶解度都很小，常见的金属离子与S^2-离子发生沉淀反应的趋势大小顺序为：Hg²⁺＞Cu²⁺＞Ag⁺＞Pb²⁺＞Cd²⁺＞Zn²⁺＞Ni²⁺＞Fe²⁺.可见，趋势大的金属离子当其达到一定浓度时即可在其后的金属硫化矿表面发生沉淀反应，生成其硫化物沉淀，污染其后的金属硫化矿表面，使其在一定程度上具有污染金属离子硫化物的特性.另外，Fe²⁺与S^2-离子发生沉淀反应所需的[S^2-]最大，沉淀与溶解平衡后其硫化物表面的[S^2-]也最大，所以Fe²⁺前面的金属离子都可优先与其硫化物表面的S^2-发生沉淀反应.

可见，硫化矿石被金属离子污染的结果是矿物表面金属离子趋于混杂，表面性质趋于相似.

(2) 影响矿物可浮性.由于与S^2-离子发生沉淀反应趋势越大的金属硫化矿可浮性往往越好，因此硫化矿物表面被金属离子污染的结果是提高了被污染矿物的可浮性，缩小了矿物之间的可浮性差异，使矿石浮选分离变得更为困难.

值得注意的是多数可浮性较好的硫化矿金属离子都可以污染硫铁矿物表面，提高其可浮性.这可能就是多金属硫化矿浮选时硫铁矿物易浮难抑的主要原因之一.

因此，在磨矿和浮选过程中采取措施防止金属离子污染矿物表面将成为矿物有效分离的必要条件.

2 预防方法

要防止硫化矿表面被金属离子污染，必须从源头上消除矿浆中的金属离子.

(1) 在矿石成浆过程中加入适当的阴离子(如OH^-、CO₃^2-、S^2-)物质以沉淀金属离子.

(2) 沉淀剂宜加于磨矿机中，如加入适量的CaO或NaOH，在磨矿过程中产生的金属离子将可与OH^-反应生成氢氧化物沉淀.在磨矿过程中如加入适量的Na₂CO₃，产生的某些金属离子将可与CO₃^2-反应生成碳酸盐沉淀.在磨矿过程中如加入适量的Na₂S，产生的金属离子将可与S^2-离子发生沉淀反应，生成金属硫化物沉淀.

上述几种沉淀剂对矿浆中金属离子的沉淀效果均随矿浆pH值的升高而提高.这些沉淀剂的使用可不同程度地防止金属硫化矿表面被矿浆中的非自身金属离子污染，为矿物依其原有的表面特性与浮选剂发生作用创造条件.

由金属的氢氧化物、碳酸盐和硫化物的溶度积可以初步判断，在上述沉淀剂中，Na₂S对金属离子的沉淀效果较好，CaO和NaOH次之，Na₂CO₃较差.

3 实例分析

某高硫铅锌矿，原矿含Pb1.87 %、Zn3.96 %、S22.74 %.原矿主要金属矿物为方铅矿、闪锌矿(含Fe 8.1 %，Mn 3.4 %)、磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿，脉石矿物主要为石英、方解石、石榴子石.原矿磁黄铁矿和黄铁矿含量较高.可回收的矿物主要是方铅矿和闪锌矿，其次是硫铁矿.

3.1 不同沉淀剂对比试验

不同沉淀剂方案的铅粗选试验结果见表 1.由表 1可知：

(1) 各方案铅的回收率比较接近，锌的回收率Na₂S方案最低，而且Na₂S方案精矿产率比其他方案低得多，铅的品位比其他方案高得多，说明Na₂S方案的分选效果最佳，Na₂S方案除了对闪锌矿有很好的抑制作用之外，对黄铁矿和磁黄铁矿也有很好的抑制作用.可见，Na₂S在低碱度条件下能够比较有效地消除金属离子对闪锌矿和硫铁矿物表面的污染.

(2) 由各方案的精矿产率可见，在试验的pH值条件下，CaO方案、NaOH方案和Na₂CO₃方案对硫铁矿物的抑制效果都很差，说明这三种方案在低碱度条件下均不能有效消除金属离子对硫铁矿物表面的污染.

(3) 从各方案的铅回收率与锌回收率之差值和精矿品位可见，Na₂S方案的分选效果最佳，其次是CaO方案和NaOH方案，Na₂CO₃方案最差.这与硫化钠沉淀矿浆中的金属离子有关，消除金属离子对金属硫化矿表面性质的影响有密切关系.可见，硫化钠是金属离子最有效的沉淀剂.

3.2 Na₂S用量试验

Na₂S初始浓度对铅粗选精矿的回收率(ε)和品位(β)的影响见1图.由图 1可见：

(1) 当Na₂S的浓度小于2.6×10^-3 mol/L时，铅的回收率随Na₂S用量的增加略有提高，说明这一浓度范围条件下，Na₂S并没有降低铅矿物的可浮性，相反，可能是Na₂S对被氧化的铅矿物的硫化作用和对金属离子的沉淀作用，避免了游离金属离子消耗浮选药剂，改善了铅矿物的浮选.

(2) 铅精矿品位随Na₂S用量的增加呈接近直线的上升趋势，而锌的回收率则略有下降，说明这一浓度范围条件下，闪锌矿、黄铁矿和磁黄铁矿的可浮性随Na₂S浓度的增大而降低.

(3) 当Na₂S的浓度大于2.6×10^-3 mol/L时，铅回收率和品位下降.这可能与Na₂S在较高浓度时方铅矿表面S^2-浓度较高影响其与捕收剂的作用有关.

3.3 Na₂S的作用

根据以上分析，Na₂S主要有下列作用：

(1) 可比较有效地沉淀矿浆中的多数金属离子，消除它们对可浮性较差的硫化矿尤其是硫铁矿物表面的污染作用，也消除了矿浆中游离金属离子对浮选药剂尤其是捕收剂的消耗作用.

(2) 可与被氧化矿物表面的金属离子发生沉淀反应，起硫化作用，使被氧化的目的矿物能够在浮选时也得到回收，提高目的矿物的回收率

(3) 可起还原剂作用，减缓或阻止矿石表面和浮选药剂的氧化；另外，其被氧化所产生的S⁰可吸附于矿物表面，可提高矿物的可浮性.

(4) 当Na₂S的用量过大(超过矿浆中金属离子的消耗量)时，Na₂S可直接与硫化矿表面发生作用，降低其金属离子浓度，影响矿物与捕收剂发生作用，对矿物起抑制作用.

4 结语

(1) 金属离子对硫化矿表面污染影响矿物表面性质，影响矿物的可浮性，使矿物表面性质趋同，可浮性差异缩小.

(2) 硫化钠既是金属离子的最有效沉淀剂，又是被氧化矿物的硫化剂，也是减缓或阻止矿物和浮选药剂氧化的还原剂.硫化钠具有一物多能的作用.

(3) 在磨矿过程中加入适量的硫化钠能够比较有效地防止金属离子对硫化矿表面的污染和对一些被氧化的矿物起硫化作用，为矿物依其原有的表面特性与浮选剂发生作用创造条件以及降低浮选药剂消耗，达到改善浮选效果的目的.